缸蓋改裝
相比於進排氣改裝以及外觀改裝
是經常會被忽略
而缸蓋改裝是一個系統工程
絕對是非常重要之處
那麼接下來我們來聊聊
缸蓋的改裝
都涉及哪些區域
Author / 蟹爪朝天
缸蓋改裝
螺栓
在RB26、2JZ、B、K、4G63等引擎的設計中,一些螺栓是對其它部件具有保護功能的。
即:優先損壞自身,保護其它部件。
所以這些螺栓自身的強度不會很高。改裝後更高的缸壓或者說動力水平,需要的螺栓預緊大於原廠引擎。如果缸壓和溫度差異不大,可以考慮使用原廠螺栓並稍微增加一些預緊。
但在動力水平提升到了一定程度後,原廠螺栓自身強度所能支援的預緊值就未必夠用了。此時也就需要升級這些螺栓了。
越大的螺栓強度和預緊,螺栓對於其它部件保護功能的閾值就越高。或者說對其它部件的保護就可能不夠及時準確。因此,缸墊或缸蓋上的其它一些部件也很可能不能再沿用原廠的了。
很多車友喜歡使用APR的強化螺栓。
其中8740系列鉻鉬合金螺栓的屈服強度是200000PSI。2000系列螺栓的屈服強度是220000PSI。CA625+系列螺栓的屈服強度是260000PSI-280000PSI,而且抗氫脆性較好,存貯時不需要塗油保護。
先來看一下原廠RB26DETT的組裝要求
- 1.按圖中順序將1-14螺栓扭緊到29Nm
- 2. 按圖中順序將1-14螺栓扭緊到108Nm
- 3. 按圖中順序將1-14螺栓完全扭松到0Nm
- 4. 按圖中順序將1-14螺栓扭緊到25-34Nm
- 5. 按圖中順序將1-14螺栓再扭緊85°-90°,或103Nm-113Nm
- 6. 按圖中順序將15-17螺栓扭緊到9Nm-12Nm
這臺RB26引擎在GT-RR33的大馬力改裝過程中,通常原廠螺栓可以預緊到84ft-lbs。在換用了2000螺栓後,可以預緊到105ft-lbs。在換用了CA625+螺栓後,可以預緊到140ft-lbs。
氣門密封
在一些高轉速、高負載等極端情況下,氣門座圈也可能會出現密封不嚴的問題。一般來說,越靠近曲軸末端的缸越容易出現這個問題。
如果座圈和氣門邊緣的機加工都沒問題的話,這就很可能是因為氣門彈簧或氣門油封的問題導致了氣門偏移,進而出現了變形。
輕微的偏移或機加工問題導致氣門沿和座圈之間出現了不正常撞擊或漏氣。長期的撞擊、氣流衝擊或熱衝擊又加重了偏移和變形問題。進而出現惡性迴圈。
如果ECU或可變進排氣系統出現問題導致缸內爆炸焰從進氣門排出的話,其溫度也可能會導致氣門圈變形。
充鈉氣門
為了散熱,如果有充鈉氣門可選的話,可以選擇把普通實心杆換用。
氣門杆內部中空並充入可以作為導熱劑的鈉。相比普通金屬桿氣門,其作用是更好的將氣門座從缸內接受到的熱量向上匯出到氣門頂杯出。強化導熱的目的主要是降低缸溫,降低爆震傾向,同時也可以降低氣門油封的溫度保持其壽命。
需要注意的是,從結構來說,中空氣門杆的強度可能不如實心氣門杆。所以在選擇型號時應該特別注意新氣門的適用轉速極限。在使用時也應該經常檢查更換。
氣門油封
常見氟橡膠油封的正常溫度大概是-30°C左右到300°C左右。在一些寒冷地區,其低溫效能可能不再滿足密封和低磨損的需求了。
也就容易出現過度磨損和和機油下漏問題。這樣的使用條件下,油封是需要經常檢查更換的。
在機油壓力不足或溫度過高等情況導致的機油迴圈問題出現後,油封附近的區域性溫度可能會過高。有個經驗可以參考:常見原廠車型,如果缸蓋外殼鋁或鐵的部位的正常溫度大約90°C-105°C,如果達到了120°C-140°C,大概就是引擎內部出現了問題。
此時機油、油封等部件可能就都超過極限了。
缸蓋
考慮到缸蓋的高溫和散熱問題,鑄鐵及鋁合金缸體都會搭配鋁合金缸蓋。主要成分是鋁,鎂、矽可以提高其強度和耐腐蝕性,銅、鎳可以提高其耐熱性。
多數量產引擎的缸蓋是壓鑄出來的。馬丁V12S、野馬302、卡邁羅Z/28等一些車型考慮到進排氣道及燃燒室頂的特殊形狀有利於VE及燃燒,使用了CNC工藝製造缸蓋。
凸輪軸多是鋼製的,也有一些是空心鋼製的。有些凸輪軸會在突起出DLC塗層以提高硬度和光滑度。
高溫的排氣門需要耐熱材質,普通原廠引擎多用不鏽鋼制的。
效能取向或改裝引擎多用鎳鉻合金或鈦合金的。
其中鈦合金還可以帶來40%左右的減重效果。原廠使用鈦合金排氣門的車型主要有:英菲尼迪4.5 V8、凌志5.0 V8以及通用的LS7、LS9、LSA、LT4。
其中通用V8引擎使用鈦合金氣門主要是考慮到了在每缸兩氣門設計中,每個氣門的重量較大。
可變升程
“可變升程”只表明了升程是可變的,並沒有表明極限動力效能就一定比不可變的更好。
升程可能是兩段可變,可能是三段可變,也可能是連續可變,由凸輪軸的形狀決定,後期不可調。每一段的具體升程是多少至關重要。某一固定的升程值和正時值,只能在一個小範圍內達到較好的容積效率(VE)、新氣消耗率和比油耗。
通常來說,可變升程的設計初衷多是為了兼顧高、低轉速,讓扭矩平臺更寬泛一些,讓綜合油耗和排放更低一些。
比如:老款不可變升程引擎的扭矩平臺(假設取最大扭矩的90%)在3500-4300轉。在新款可變升程的引擎上,低段的升程小於老款升程,高段的升程大於老款升程。
這樣可以讓扭矩平臺兩段都延伸一些,比如2500-4800轉。
在中低轉速範圍內,較小的進氣門升程(氣門開口)可以讓進氣流速稍微高一些,利於歧管噴射引擎油氣的混合。
在中高轉速範圍內,較大的氣門升程可以減小泵氣損失,並在高轉速較短的進氣時段內,讓進氣量儘量大一些。
可變凸輪
VTEC
VTEC系統可以看作是有時刻和升程都有區別的兩套凸輪。非連續的兩種凸輪狀態之間的轉換轉速是4500。在接近8000的紅線轉速時,類似賽用凸輪的設計可以給1.6引擎增加30匹馬力。
然而,為了保持這麼大的馬力,需要透過頻繁的換擋將轉速保持住。雖然低轉速凸輪只需要適應到4500的轉速(其它引擎可能需要適應到6000),但扭矩卻沒有太大優勢。
優勢:更高的紅線轉速及高轉時的馬力
劣勢:氣門非線性變化、扭矩提升不大、結構複雜
適配引擎:本田VTEC、三菱MIVEC、尼桑Neo VVL
本田3段VTEC
低轉速時,3個搖臂是獨立的。中轉速及高轉速時,透過液壓鎖止搖臂,讓不同的凸輪發揮作用,進而轉換出不同的時段和升程。
尼桑Neo VVL
低轉速時,進、排氣門都是低轉速狀態
中轉速時,進氣門是高轉速狀態、排氣門是低轉速狀態
高轉速時,進、排氣門都是高轉速狀態
可變正時
“可變正時”相比於“可變升程”來說,更靈活一些,其作用也更重要一些。
和升程一樣,正時也影響著進氣管路內壓力波的頻率和振幅。而且還起著匹配氣門升程和控制缸內殘餘溫度等任務。一根凸輪軸的正時,是由其皮帶(或鏈條)端的正時輪控制的,多為可在一定範圍內隨時連續調整。
僅以雙凸輪軸引擎來說,對於同一根凸輪軸上的進(或排)氣門來說,開始開啟和開始關閉之間的曲軸角度差是固定的,不可改變,除非換凸輪軸。
所以,早開啟就以為著早關閉,遲閉也就意味著遲開。
ECU根據計算出的負載、轉速、歧管壓力等諸多資料控制著進、排氣的正時,旨在平衡多種資料的均衡適度。
其中的控制目標很多,邏輯和各個目標在不同工況下的權重比也是比較複雜的。所以,什麼時候ECU會將什麼樣的指令值送至正時輪上的控制器閥,是個不太容易在文章中完全說清楚的。
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